DWDM系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)

信息產(chǎn)業(yè)部武漢郵電科學(xué)研究院

王加強(qiáng)中國的光通信從這里開始DWDM系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)王加強(qiáng)

畢業(yè)于北京郵電大學(xué)（原北京郵電學(xué)院）信息產(chǎn)業(yè)部武漢郵電科學(xué)研究院高級工程師中國通信學(xué)會會員光纖通信專業(yè)技術(shù)資格認(rèn)證培訓(xùn)師具有光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計與施工經(jīng)歷編著出版專業(yè)技術(shù)教材《光纖通信工程》

（北郵出版社—2003）教師專業(yè)歷簡介光纖傳輸系統(tǒng)概述DWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與指標(biāo)光纖與光纜有源與無源光器件光放大與色散補(bǔ)償技術(shù)DWDM系統(tǒng)應(yīng)用代碼DWDM系統(tǒng)設(shè)備配置內(nèi)容提要1966年：高錕的論點1970年：光纖（康寧）器件（貝爾）、1976（中國武漢）系統(tǒng)建設(shè)：市話（1982）——長話（1987）——八縱八橫波長應(yīng)用：850nm——1310nm——1550nm（S、C、L）光纖應(yīng)用：MM——SM——新型：G.655、LEAF、EDF、DCF信號類型：模擬——數(shù)字（PDH——SDH）傳輸速率：8M、34M、140M、——155M、622M、2.5G、10G使用波長:單一波長——波分復(fù)用——密集波分復(fù)用(DWDM)光纖傳輸技術(shù)演變光纖傳輸?shù)膽?yīng)用類型電信網(wǎng)：長途干線系統(tǒng)、城域網(wǎng)系統(tǒng)移動網(wǎng)（骨干網(wǎng)、交換-基站、光纖直放）專用網(wǎng)：鐵道、電力、軍事、化工、高速廣電網(wǎng)：HFC圖象傳輸（CATV）計算機(jī)網(wǎng)：城域網(wǎng)、局域網(wǎng)用戶接入：FTTC、FTTB、FTTH——ASON光纜傳輸?shù)牟煌瑧?yīng)用網(wǎng)絡(luò)干線光網(wǎng)絡(luò)城域光網(wǎng)絡(luò)ADSS光纜OPGW光纜水下光纜管道光纜DuctCableUnderwaterCable辦公室直埋光纜DirectBurialCableSOHO架空光纜G655&G652光纖G652光纖數(shù)據(jù)光纖光纜FTTO室內(nèi)光纖光纜FTTH樓內(nèi)光纖光纜千兆以太網(wǎng)光纖光纜WRI多模光纖FTTC&FTTB電力通信專用光纜信息化智能小區(qū)ANLAN爬坡直埋光纜防蟻光纜通信中心XX大學(xué)XX大廈接入光網(wǎng)絡(luò)通信分中心接入服務(wù)器阻燃光纜大芯數(shù)帶狀光纜移動電話網(wǎng)由移動臺、中繼傳輸系統(tǒng)、基站和移動交換局組成移動交換局和基站之間通過中繼線相連，基站和移動臺之間為無線接入方式移動交換局又和本地電話網(wǎng)中的市話局相連組成移動電話網(wǎng)

移動通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)CATV光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

(HFC)前端服務(wù)區(qū)200~2000家庭用戶干線放大器線路延伸器干線網(wǎng)(星型)光節(jié)點配線網(wǎng)(樹型)用戶引入線光節(jié)點光節(jié)點分路器分路器分路器用戶接入網(wǎng)基本應(yīng)用結(jié)構(gòu)(PON)交換機(jī)OLTOLTOLT1:N1:N1:NnONUpFTTCFTTBFTTH傳輸鏈路ONUONU傳輸方式的變化支持信息傳輸?shù)娜竺浇椋?/p>

1、數(shù)字微波傳輸

2、衛(wèi)星傳輸

3、光纖傳輸光纖傳輸具有獨特的優(yōu)越性、巨大的傳輸帶寬目前，百分之八十以上的信息通過光纖傳輸全國各運(yùn)營商及專網(wǎng)光纜線路長度已達(dá)350萬公里以上光纖傳輸擴(kuò)容方式光纖通信技術(shù)主要圍繞提高傳輸容量與增大傳輸距離發(fā)展。(PDH——SDH——WDM）提高傳輸容量的手段有：

1、SDM—采用增加光纖對擴(kuò)大通信容量。

2、TDM—不斷提高信道傳輸速率。

3、WDM—增加信道數(shù)量。增大傳輸距離的方式有：

1、進(jìn)行光放大2、采用色散補(bǔ)償與前向糾錯技術(shù)

3、實現(xiàn)光孤子通信波分復(fù)用擴(kuò)容（WDM）

WDM的含義WavelengthDivisionMultiplexing利用一根光纖可以同時傳輸多個不同波長的光載波的特點，把光纖可能應(yīng)用的波長范圍劃分成若干個波段，每個波段用作一個獨立的通道傳輸一種預(yù)定波長（其信號類型、制式與速率均可不同）的光信號。合波器Tx1TxnEDFA分波器Rx1RxnEDFAEDFADWDM的特點優(yōu)點充分利用光纖帶寬實現(xiàn)超大容量傳輸EDFA直接光放大，降低成本對速率和調(diào)制方式透明系統(tǒng)升級容易有限的傳輸速率可降低光纖色散的影響網(wǎng)絡(luò)層次分明，業(yè)務(wù)調(diào)度方便適應(yīng)未來光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的要求高容量,低成本,透明性,波長分插復(fù)用DWDM的特點主要技術(shù)問題光纖非線性的影響,特別是四波混頻需寬帶增益平坦的光放大器光源的波長穩(wěn)定性和波長一致性光無源器件的插入衰耗及可靠性

TDM和WDM技術(shù)合用利用TDM和WDM兩種技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)容量巨增1.根據(jù)不同的光纖類型選擇TDM的最高傳輸速率2.根據(jù)傳輸容量的大小選擇DWDM復(fù)用的光信道數(shù)WDM的容量（總傳輸速率）由兩方面因素決定：可同時使用的波道數(shù)N，以及每一波道可傳輸?shù)淖畲笏俾剩ㄈ萘浚￢，WDM的容量即傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾蔆=N╳V。

641681

比特率(TDM)2.5Gb/s10Gb/s40Gb/s20Gb/s80Gb/s320Gb/s40Gb/s160Gb/s640Gb/s160Gb/s640Gb/s2.56Tb/sWDM通路數(shù)網(wǎng)絡(luò)容量演進(jìn)都是傳輸技術(shù)，SDH使用的是TDM技術(shù)（電域），而WDM使用的主要是WDM技術(shù)光域）。一般來說在WDM系統(tǒng)中的每一波道仍然使用的是TDM技術(shù)所以通常WDM可以作為SDH的傳輸平臺，即SDH可作為WDM系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)來傳輸。WDM和SDH的關(guān)系WDM系統(tǒng)在傳送網(wǎng)中的位置SDH通道層WDM光路層電路層（如ATM，IP等）IP路由層DXCADMOADMWDM系統(tǒng)OXCATM光波分復(fù)用應(yīng)用類型

DWDM(DenseWDM)密集波分復(fù)用波長間隔小于1000GHz(約8nm），一般在1550nm窗口采用，用于長距離傳輸CWDM(CoarseWDM)粗波分復(fù)用波長間隔介于10nm到50nm，通常為20nm，可在1310nm和1550nm窗口采用，用于城域網(wǎng)WWDM(WideWDM)寬波分復(fù)用波長間隔大于50nm，一般指1310nm/1550nm復(fù)用，仍用于接入網(wǎng)，但很少用于長距離傳輸以信道速率分類：2.5Gbit/s、10Gbit/s及混合速率以信號類型分類：數(shù)字信號和模擬信號以信道承載業(yè)務(wù)類型分類：PDH、SDH、ATM、IP

或混合業(yè)務(wù)等以信道數(shù)分類：4、8、16、32.160.等以總?cè)萘糠诸悾?0Gbit/s、40Gbit/s、1.6Tbit/s等以傳輸方向分類：單纖單向和單纖雙向系統(tǒng)等以地理域分類：海底系統(tǒng)、陸地系統(tǒng)等以網(wǎng)絡(luò)功能分類：骨干網(wǎng).城域網(wǎng)或局域網(wǎng)以系統(tǒng)接口分類：集成式或開放式系統(tǒng)DWDM系統(tǒng)的分類集成式與開放式波長轉(zhuǎn)換特點：*使用DWDM和線路放大器優(yōu)點：*低成本增加帶寬OADMOADMOADMIP

ATMSDH

IP

oxcOADMOADMOADMOADMOADMWDMWDM1n1n特點：*基于波長的自愈環(huán)優(yōu)點：*快速保護(hù)的OADM環(huán)*直接連接其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)降低成本特點：*使用OXC優(yōu)點：*更為靈活的配置網(wǎng)絡(luò)點-到-點單WDM自愈環(huán)全光網(wǎng)絡(luò)多個WDM自愈環(huán)光網(wǎng)絡(luò)的演變——結(jié)構(gòu)變化DWDM系統(tǒng)五大組成部分

合波和分波無源部分

信道隔離度高的光解復(fù)用器

發(fā)射和接收有源部分：特定波長和波長穩(wěn)定、色散容限滿足傳輸距離要求的激光器發(fā)射源；能容忍一定SNR信號的光接收機(jī)。

光傳輸和光放大部分

小色散系數(shù)光纖增益平坦和增益鎖定的EDFA光放大器

光監(jiān)控信道部分

系統(tǒng)網(wǎng)管部分OMUTXOTU11TXOTU22TXOTU3232…EMUOWUOSCODURXOTU1621RXOTU163231…OMTDWDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖OMUTXOTU11TXOTU22TXOTU3232…EMUOWUOSCODURXOTU1621RXOTU163231…OMTOBAOPAOPAOBAEMUOWUOSCILAOLAOLADWDM系統(tǒng)涉及的產(chǎn)品

1.

光傳輸設(shè)備（波分復(fù)用終端、光分插復(fù)用機(jī)、中繼機(jī)）2.光纖、光纜及附件（接頭盒、終端盒、光配線架）3.光器件：有源器件（光源、光探測器、波長轉(zhuǎn)換器OTU）無源器件（連接器、隔離器、衰減器、波分復(fù)用器）4.測試儀器與專用工具：誤碼分析儀、光譜儀、光功率計、光纖熔接機(jī)、OTDR

波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)展

無電再生距離不斷延長

光放大、色散補(bǔ)償、

波分復(fù)用信道數(shù)不斷增加

波段擴(kuò)展（C—C+L）、光源調(diào)制

Lucent公司在Bell實驗室已實現(xiàn)UDWDM，可在一根光纖中傳輸1022波，信道間隔為10G（0.08nm），總?cè)萘窟_(dá)10Tb/s以上。DWDM相關(guān)技術(shù)光纖傳輸接口指標(biāo)（發(fā)送）

1、工作波長（λ）：線路傳輸特性與系統(tǒng)工作波長密切相關(guān)。850nm.1310nm.1550nm(S.C.L波段)

2、平均發(fā)送光功率（Ps）：

功率單位：mw、μw（制造、購買光源用）

dBm（設(shè)計、施工、測量用）

dBm=10LogPs/1mw（毫瓦分貝值）

光纖工作波段工作窗口波段名稱標(biāo)稱波長波長范圍（nm）第一窗口850第二窗口O波段13101280-1360第三窗口S波段15501460-1530C波段15501530-1565第四窗口L波段15501565-1625第五窗口E波段波長擴(kuò)展1360-14603、光譜特性（Δλ）：-3dB與-20dB譜寬信號脈沖包含的波長范圍4、邊模抑制比（SMSR）：

SMSR=Pmain/Pside≥30dB5、消光比（EXT）：

EXT=P。/P1x100%<10%or10lgP1/P。>10dBP。：全零碼的光功率值，P1：全1碼的光功率值。光纖傳輸接口指標(biāo)（發(fā)送）光譜特性

121-XdB發(fā)光二極管（LED）121-XdB121-XdB多縱模激光器（MLM）單縱模激光器（SLM）1DWDM系統(tǒng)光接口指標(biāo)（接收）1、接收靈敏度（Pr）在滿足規(guī)定的誤碼指標(biāo)的條件下，光接收機(jī)所需最小光功率值。2、接收動態(tài)范圍（D）

在滿足規(guī)定的誤碼指標(biāo)的條件下，光接收機(jī)所需最小光功率與所允許的最大光功率值之差。

D=10LogPmax/Pmin（dB）Pr=10LogPmin/1mw（dBm）

Pr與探測器類型、傳輸速率有關(guān)。不同工作條件下的接收靈敏度速率等級2Mb/sSTM-4STM-16STM-64誤碼指標(biāo)

BER101010接收靈敏度-50dBm-32dBm-28dBm-20dBmPr-9-10-12靈敏度與系統(tǒng)誤碼指標(biāo)相關(guān)!光發(fā)光收可變衰減器光功率計碼誤檢測電碼驅(qū)動誤碼分析儀本端環(huán)回測量法靈敏度與動態(tài)范圍的測量DWDM系統(tǒng)光纖技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)與光纖傳輸性能關(guān)系密切

一般要求光纖低衰耗并保持一定色散以克服非線性效應(yīng)光纖的有效通光面積直接影響傳輸光功率、信道數(shù)目以及信號質(zhì)量。包層n纖芯n12涂復(fù)層n1≈1.468n2

≈1.464介質(zhì)折射率的差別形成光波導(dǎo)包層涂復(fù)層光纖結(jié)構(gòu)光纖光纜制造工藝原料提純?nèi)蹮捴瓢衾z涂覆套塑成纜原料：SiCL4、GeCL4

、CCL2F2

、O2、提純方式：精餾去除沸點相差較大的雜質(zhì)吸附去除化學(xué)鍵極性不同的物質(zhì)純度要求：99.99%光纖主要原料及提純GeCL4O2CCLF2SiCL42熔煉車床石英反應(yīng)管CL2熔煉制棒MCVD制棒工藝MCVD法與PCVD法沉積溫度：約1650縮棒溫度：約1750予制棒長度：1、1.2（m）

直徑：60—80（mm）相對折射率差：

=0.003—0.004制棒工藝參數(shù)梯度多模常規(guī)單模色散位移最低衰減非零色散位移SiO2SiO2+FSiO2+GeSiO2+GeSiO2SiO2SiO2+FSiO2光纖折射率分布摻雜作用機(jī)理沉積過程中摻Ge可提高折射率，但過量會增大光纖衰耗。為保持光纖一定的折射率差，亦可采用摻F形成凹陷包層。（G.654）折射率分布的雙環(huán)型結(jié)構(gòu)中，內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)零色散波長，外環(huán)則可實現(xiàn)大有效通光面積并控制彎曲敏感度。光纖傳輸特性差異主要由制棒工藝決定制棒工藝是光纖制備的核心技術(shù)測徑儀調(diào)速溫控涂覆固化篩選收絲輪加熱爐拉絲涂覆拉絲速度：15—20m/s拉絲長度：350—400Km/棒（28g/Km）篩選張力：管道、直埋3-5N架空、海底5-7N一層涂復(fù)：丙烯樹脂（180μm抗拉）二層涂復(fù)：環(huán)氧樹脂（250μm抗壓）拉絲工藝參數(shù)可有不同分類方式按傳導(dǎo)模數(shù)分：單模（SM）多模（MM）按折射率分布：漸變型（GI）階躍型（SI）按特殊用途分：

EDF、DCF、LEAF…….按ITU-T或IEC文號分：

G652（B1）、G655（B4）…….光纖的類別縱模指激光能量的頻譜成分，即波長成分單縱模激光器的頻率仍有一定的分布范圍橫模指電磁場的橫向場分布分為基模TEM00和高階模TEMmn偏振模指同一光波模式所包含的相互正交的兩個偏振態(tài)TEM00TEM11模的概念G.651光纖

G.652光纖G.653光纖G.654光纖G.655光纖G.656光纖G.657光纖ITU-T建議文號不同光纖折射率分布G.651G.652G.653G.654G.655SiO2SiO2+FSiO2+GeSiO2+GeSiO2SiO2SiO2+FSiO2SiO2+Ge光纖命名與標(biāo)準(zhǔn)對照

光纖名稱ITU-T標(biāo)準(zhǔn)IEC標(biāo)準(zhǔn)

非色散位移光纖G.652A、B、CB1.1、B1.3色散位移光纖G.653B2截止波長位移光纖G.654B1.2非零色散位移光纖G.655A、BB4注:與G.652A相比,G.652B有偏振色散要求,仍歸于B1.1G.654(B1.2)為1550nm最低衰耗光纖,G.652C(B1.3)為全波光纖光的折射：光的全反射：132231Sin==1.464/1.468=85.8入射角=90-85.8=4.2度，近于直線傳播光纖的導(dǎo)光原理（階躍型）光纖的基本參數(shù)1.幾何尺寸光纖種類SMMM數(shù)據(jù)光纖纖芯直徑95062.5包層直徑1252.相對折射率差

=單位μmμmEDF

4.5DCF6光纖的基本參數(shù)3.數(shù)值孔徑：NA==n1 =Sin數(shù)值孔徑表示光纖接收光信號并滿足全反射傳導(dǎo)的能力常規(guī)單模光纖的NA值約為0.108多模光纖的NA值大于單模光纖，故光耦合效率高。NA值與折射率差有關(guān)，太大會形成多模傳輸。光纖的基本參數(shù)4、模場直徑：d=單模光纖中不限于纖芯中導(dǎo)光，模場直徑表示光纖中光能量集中的程度（光斑尺寸）。<信號波長越長，則d值越大。模場直徑大的光纖對彎曲越敏感，但接續(xù)損耗小。光纖的基本參數(shù)

5.規(guī)一化頻率V與截止波長V=單模傳輸條件：VVc=2.405=..工作波長

≥6.截面形狀：包層不圓度<1%、同心度誤差<0.8μm光纖的傳輸特性衰減特性色散特性雙折射與偏振特性非線性效性光纖傳輸中各種因素引起的信號能量損失傳輸衰耗是系統(tǒng)設(shè)計、光功率分配、中繼距離確定的重要參數(shù)定義：

PinPoutL=10LgPin/Pout×L（dB）光纖傳輸衰減一、光纖材料固有損耗：

1、

瑞利散射—光纖工藝中材料結(jié)晶產(chǎn)生的不均勻組織引起。其效率與光波長的四次方成反比。2、材料吸收—光纖材料（含雜質(zhì)）對光信號的吸收?？煞譃樽贤馕张c紅外吸收。

光纖衰減機(jī)理dB/Km瑞利散射紫外吸收紅外吸收13101550（nm）OH吸收峰850光纖衰減曲線二、結(jié)構(gòu)缺陷損耗

制棒工藝中產(chǎn)生的纖芯不均勻、界面不平整、氣泡、雜質(zhì)、微彎等。輻射模傳導(dǎo)模光纖衰減機(jī)理三、附加損耗主要指光纖使用中引起的損耗。接續(xù)損耗包括：1、光纖固定熔接損耗（一般小于0.05dB)2、活動連接損耗(一般小于0.3dB)（光活動連接器類型：FC/PC、SC/APC、MU/PC）彎曲損耗:任何使用場合光纖彎曲半徑應(yīng)不小于40mm。

光纖衰減機(jī)理=LPs：光源發(fā)光功率（dBm），Pr：接收靈敏度（dBm），Me：設(shè)備裕量（dB），Ac：活動連接損耗（dB），Af：光纖衰耗系數(shù)（dB/Km），Mc：線路裕量（dB/Km）As：線路熔接損耗平均值（dB/Km）

2.5Gb/s及以下速率系統(tǒng)一般為衰減限制系統(tǒng)。（Km）衰減對中繼距離的限制光纖衰耗的測量常用測量方法：1、剪斷法2、插入法3、背向散射法剪斷法測量：（ITU-T建議的基準(zhǔn)方法）

光源光功率計濾模器被測光纖（L）P1P22m=Lg（dB/Km）

OTDR是光纜線路測量中最重要的儀表工作原理光纖傳輸中的背向散射(光纖衰減中的瑞利散射)與菲涅爾反射實際傳輸線路中，菲涅爾反射通常發(fā)生在活動連接器與光纖裂紋處。OTDR即是利用背向散射與菲涅爾反射光返回到儀器的時間與信息，測定線路長度、衰耗及障礙點的位置。(故謂之“光時域”)背向散射法(OTDR)測量光源定向耦合器光探測器微處理機(jī)對數(shù)變換器低噪放大器取樣積分器平均處理器顯示器脈沖驅(qū)動器被測光纖線路背向散射光OTDR結(jié)構(gòu)單盤光纖長度或中繼段長度L=t.c/2n單盤光纖衰耗或中繼段總衰耗dB/km=10/LlgP1/P2光纖接頭損耗線路故障點的位置此外,測試資料存儲、打印、視頻顯示OTDR測試功能動態(tài)范圍指對線路傳輸損耗的最大測量范圍。動態(tài)范圍越大的OTDR，其測量距離越長。如：OTDR動態(tài)范圍為40dB，則其測量長度視光纖線路衰耗而定，若線路衰減為0.28/KM，測量長度為：

40÷0.28dB/KM＝143(KM)OTDR技術(shù)指標(biāo)測量盲區(qū)被測光纖的入射端由于反射功率過大而使放大器件飽和造成此段曲線被掩蓋，是為”盲區(qū)“盲區(qū)的長度與信號強(qiáng)度（即脈沖寬度）成正比：Z=Pwc/2n（m）可插入輔助光纖避開盲區(qū)OTDR技術(shù)指標(biāo)工作波長λ:根據(jù)光纖適用光波長（1310、1550nm）折射率n：與被測光纖實際折射率相符（供貨商提供）n值設(shè)定對測量準(zhǔn)確性影響甚大，在10km長度，n值增大0.01,則測量長度減小約67m。脈沖寬度Pw：根據(jù)測量距離設(shè)定（參照OTDR說明書）OTDR測量參數(shù)的設(shè)置OTDR被測光纖輔助光纖活動連接器光纖適配器OTDR測試連接背向散射曲線接頭損耗裂紋處反射端面反射可根據(jù)曲線尾部反射形狀判斷線路情況。典型OTDR測量曲線光纖傳輸色散色散的概念紅紫白光…………..光纖傳輸色散光信號脈沖中含有不同的波長成分（光源譜寬）或不同傳輸模式,其傳輸速度與路徑的差別會產(chǎn)生傳輸時延差,,從而引起光脈沖展寬,嚴(yán)重時會造成碼間干擾.脈沖展寬量:=D()xxL光纖傳輸?shù)纳壬?/p>

在單模光纖中，由于光源譜寬的影響，光脈沖含有不同的波長成分，引起光纖不同的折射率和傳輸速度的差異，所以到達(dá)接收端的時間不一致，導(dǎo)致光脈沖展寬，嚴(yán)重時會造成碼間干擾。色散的產(chǎn)生與光源和光纖的特性有關(guān)色度色散包括：材料色散、波導(dǎo)色散

光纖色散機(jī)理模式色散

不同傳導(dǎo)模之間產(chǎn)生的傳輸時延差.

（在多模傳輸中占主導(dǎo),單模傳輸不存在模間色散.）光纖色散機(jī)理材料色散

不同波長成分的光在光纖中引起不同折射率,形成傳輸時延差.(單模傳輸在短波長段占主導(dǎo))

波導(dǎo)色散

分別在纖芯與包層中傳導(dǎo)的光由于折射率不同、傳導(dǎo)速度的差異造成的傳輸時延差。(單模傳輸中在長波長段影響顯著)材料色散與波導(dǎo)色散均與光信號的波長差異有關(guān)，故統(tǒng)稱為波長色散或色度色散。單模光纖色散曲線Ps/nmKm（nm）材料色散波導(dǎo)色散1310總色散01550

色散單位:PS/nm.km

色散有正、負(fù)之分且可以抵消幾種改進(jìn)型光纖的色散曲線Ps/nmKm（nm）013101550G.652G.655G.653（G.654）快軸PMD傳輸線路慢軸距離沒有模式耦合傳輸線路快軸慢軸距離有模式耦合

對于單模光纖，由于存在偏振現(xiàn)象，單模光纖中的LPx01和LPy01兩個模的相位常數(shù)x和y不相等，從而導(dǎo)致這兩個模式傳輸不同步,傳輸速度不相等，從而形成色散，這種色散稱為偏振模式色散。但是它與多模光纖中的模色散不同，它是由于單模光纖結(jié)構(gòu)上的缺陷或纖芯折射率分布不均勻等因素造成的。對于理想的單模光纖，偏振模色散是不存在的。偏振模色散PMD的影響標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:無電再生傳輸距離內(nèi),PMD的最大展寬量即△τ應(yīng)小于或等于信號脈沖時隙的10%,以保證系統(tǒng)功率代價不超出1dB.

不同傳輸速率的脈沖時隙寬度:64K2.048M622M2.5G10G40G(b/s)15.6μS488ns1.6ns400ps100ps25psPMD單位:ps/km?:故限制距離為:L=(△τ/PMD)

km2PMD的影響功率代價為1dB的PMD系數(shù)速率 最大PMD PMD系數(shù)(Gb/s) (ps) (ps/km?)

2.5 40 2.010 10 0.520 5 0.2540 2.5 0.125400KM光纖鏈路色散對光傳輸?shù)挠绊憘鬏斔俾室欢ǖ臈l件下，限制傳輸距離

傳輸速率提高四倍,則中繼距離縮短為1/16(G.652,1550nm)

中繼距離一定的條件下,限制傳輸速率

B：線路速率：光源系數(shù)，單縱?！?.31多縱?！?.12D:光纖色散系數(shù):光源譜線寬度LD=(KM)光纖非線性效應(yīng)

光纖傳輸特性與光功率無關(guān)，謂之線性光纖傳輸特性在強(qiáng)光功率作用下發(fā)生變化，則謂之非線性

在常規(guī)光纖系統(tǒng)中，光纖呈現(xiàn)線性傳輸特性在DWDM系統(tǒng)中，由于多波長能量疊加與光放大器的應(yīng)用，光纖開始呈現(xiàn)非線性特性。隨著傳輸速率的提高，傳輸距離的延長，波分復(fù)用通路的增加，這種光纖的非線性已成為最終限制系統(tǒng)性能的因素。非線性問題已成為新一代光纖系統(tǒng)設(shè)計考慮的重要方面。受激散射效應(yīng)：拉曼散射（SRS）布里淵散射（SBS）折射率效應(yīng)：（Kerr）自相位調(diào)制（SPM）交叉相位調(diào)制（XPM）四波混頻（FWM）通常將產(chǎn)生某種非線性效應(yīng)的光功率值稱為其“閾值”

光纖非線性效應(yīng)類型

受激布里淵散射(SBS)Input?iOutput?i-20Mhz

信號光子被光纖中的原子吸收而重新發(fā)射出較低頻率的光子(在1500nm波段低20Mhz).吸收和發(fā)射光子之間的能量差被轉(zhuǎn)換成光子-asoundwave-按與信號相反方向傳播.稱之為anti-Stoke波Anti-Stoke’sWave(soundphonons)受激拉曼散射(SRS)1212<100nmor1212非線性折射（Kerr效應(yīng)）

光纖的折射率n隨光強(qiáng)而變化的非線性效應(yīng)稱為Kerr效應(yīng)，其表達(dá)式為：

n=n0+N2P/AefN0：光纖的正常折射率，N2：非線性系數(shù)，P：光功率,Aeff：光纖有效通光面積

自相位調(diào)制(SPM)隨著信號強(qiáng)度的變化，光纖的折射率也跟著變化。SPM導(dǎo)致啁啾(chirp)–自身相位變化脈沖的邊緣被頻移

在強(qiáng)光作用下，光纖折射率變化引起的啁啾使光

信號脈沖的前后沿產(chǎn)生“紅移”或“蘭移”，從而導(dǎo)致光脈沖寬度的變化。當(dāng)光纖色散為正值，會壓縮光脈沖，反之，則會展寬光脈沖。交叉相位調(diào)制（XPM）多波長系統(tǒng)中由于折射率的變化引起相鄰信道的光脈沖相位互相調(diào)制。XPM會造成波分復(fù)用系統(tǒng)的信號串?dāng)_。XPM可選用具有一定色散值的光纖加以抑制。四波混頻（FWM）

兩個信號的差拍在不同頻率上產(chǎn)生諧振，導(dǎo)致信道間產(chǎn)生新的波長而引起混頻串?dāng)_

FWM效應(yīng)的影響取決于信號功率、信道間隔、光纖色散以及有效通光面積

FWM是WDM系統(tǒng)的重要非線性損傷?？朔﨔WM的措施：1降低傳輸光功率2增大通光面積

4保持一定色散3增大信道間斷四波混頻(FWM)的光譜觀察1546.5波長(1nm/div)波長(1nm/div)色散位移光纖（25km）D=0ps/(nm*km)真波光纖（50km）D=2.5ps/(nm*km)衰耗(10dB/div)衰耗(10dB/div)1546.52nm1nm1.5nm2nm1nm1.5nm注入光功率=3dBm/通道小結(jié):光纖非線性的影響G.652：

大多數(shù)已安裝的光纖，目前工程中廣泛應(yīng)用。在1550nm處，衰耗低而色散較大，對速率提高有限制：

傳輸速率提高4倍，則色散受限距離縮短為1/16。

如：2.5Gb/s——928Km10Gb/s——58KmG.652+DCF方案升級擴(kuò)容成本高，適于2.5Gb/s及以下速率的DWDM系統(tǒng)

G.655：

在1550nm處保持較小色散，以克服四波混頻。適于

10Gb/s及以上DWDM系統(tǒng)。(郎訊G655:真菠,康寧G655:LEAF)光纖的選用成纜要求由于光纖細(xì)而脆的特點，在工程應(yīng)用中應(yīng)對光纖成纜以提供全面保護(hù)（溫度影響、水氣、化學(xué)侵蝕、機(jī)械破壞等）基本類型:根據(jù)不同的應(yīng)用要求采用不同元件、材料與結(jié)構(gòu)。光纜光纜的類別

纜芯結(jié)構(gòu)不同分為:

中心管式層絞式骨架式光纜敷設(shè)條件不同分為:架空光纜、管道光纜、直埋光纜和水底光纜光纜中光纖的松緊狀態(tài)不同分為:

緊結(jié)構(gòu)松結(jié)構(gòu)半松半緊結(jié)構(gòu)光纜使用環(huán)境與纜中材料不同可分為:金屬加強(qiáng)構(gòu)件、非金屬加強(qiáng)構(gòu)件阻燃、防蟻光纜、電力光纜按照：層絞式光纜經(jīng)過套塑的光纖單元（管）螺旋絞合在中心加強(qiáng)構(gòu)件上在纜芯周圍加裝各種護(hù)層并填充纜膏。光纜中光纖芯數(shù)最大可做到200芯以上適用于架空、管道、直埋、水下等各種方式中心束管式光纜裝有多根光纖的松套管置于光纜截面的中心位置。單根高炭鋼絲作為加強(qiáng)構(gòu)件平行置于中心管的兩邊或周圍光纜中光纖芯數(shù)最大為36芯光纜結(jié)構(gòu)簡單、輕便且對光纖保護(hù)有利。適用于架空、管道或直埋方式疊帶式光纜帶狀光纖纜結(jié)構(gòu)類同于非帶狀光纖纜，可分為中心管式、松套層絞式和骨架式三大類目前尚無ITU-T建議，采用GB/T（908-2000）完整代號分為兩大部分：型式代號（左邊字母或數(shù)字）1、光纜類型：GY、GJ、GH、GT……2、加強(qiáng)件:無符號、F、G3、特征代號：B、T、Z、X、G、D…...光纜型式代號——光纖規(guī)格代號光纜型號標(biāo)識4、護(hù)層代號：PE、PVC、A、S、L、Q、W、33、43、535、外護(hù)套代號：Y（或03，可略）、V光纖規(guī)格代號（右邊數(shù)字或字母）依次為：光纖芯數(shù)、光纖類型（D、J、S模場直徑/包層外徑、工作波長（1、2、3）、衰耗系數(shù)、適用溫度（A、B、C、D）光纜型號標(biāo)識GYXTW——24D9/125（236）AGYTA33——36D9/125（325）BGYDTS——192D9/125（230）AGJFV——1D9/125（325）D光纜型號標(biāo)識一、溫度影響高溫：光纖與涂覆層材料膨脹系數(shù)不一致引起光纖受拉，影響光纖強(qiáng)度。低溫：涂覆層材料的收縮迫使光纖產(chǎn)生微彎，傳輸衰耗增大。二、機(jī)械特性拉伸——單根光纖抗拉強(qiáng)度大于7Kg。光纖光纜的應(yīng)用條件彎曲——不同彎曲半徑R對光纖與光纜的影響不同。光纖：當(dāng)R＜2mm，光纖可能斷裂。

R＜20mm，光纖傳輸損耗會增大。

R＜40mm，會造成光纖彎曲疲勞。光纜：運(yùn)輸與施工過程中，光纜的動態(tài)允許彎曲半徑大于纜徑20倍，靜態(tài)彎曲半徑大于纜徑15倍。光纖光纜的應(yīng)用條件光纜出廠檢驗項目1、根據(jù)合同要求確定的項目：

纜芯結(jié)構(gòu)、光纖類型、光纖芯數(shù)2、光纜機(jī)械特性項目：

拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、曲繞、沖擊3、光纖特性項目：幾何特性：包層不圓度＜1%、同心度誤差0.8μm，包層外徑＝125μm傳輸特性：衰減、色散、截止波長、模場直徑光纜工程特性項目1、接續(xù)損耗、光纜絕緣電阻、護(hù)層材料及厚度、金屬層與PE護(hù)層粘接強(qiáng)度

2、纜中光纖排序及色標(biāo)規(guī)定、光纜外護(hù)層標(biāo)識、纜盤標(biāo)識3、耐環(huán)境性能（溫度、水分）纜中油膏滴流性、截面滲水性、外護(hù)套開裂性

成品光纜規(guī)定標(biāo)識1.制造廠商名稱或注冊商標(biāo)2.制造年份3.光纜主要代號、光纖類型及纖數(shù)4.間隔為1M的尺碼帶5.有時打印用戶名稱或標(biāo)識如：2006

GYTS36B1****M上海移動纜盤標(biāo)識:盤號.光纜主要代號.盤長.允許彎曲半徑.滾動方向

DWDM系統(tǒng)

有源與無源器件半導(dǎo)體光源(LD,LED,DFB,MQW,VCSEL)半導(dǎo)體光探測器(PIN,APD)光放大器(EDFA,RFA，SOA)光波長轉(zhuǎn)換器(OTU)光調(diào)制器(MZ，EA)

光有源器件基本類型光發(fā)送機(jī)

光源的波長穩(wěn)定12對光源的要求：精確、穩(wěn)定的發(fā)光波長。極小的光譜寬度保證跨距的光功率良好的消光比光接收機(jī)

工作波長范圍的響應(yīng)度足夠的靈敏度與動態(tài)范圍。光發(fā)送與接收要求中心頻率中心波長8波16波32波中心頻率中心波長8波16波32波1196.11528.7721194.11544.532196.01529.5522194.01545.323195.91530.3323193.91546.12144195.81531.1224193.81546.92155195.71531.9025193.71547.72166195.61532.6826193.61548.511177195.51533.4727193.51549.3212188195.41534.25128193.41550.123199195.31535.04229193.31550.82242010195.21535.82330193.21551.7252111195.11536.61431193.11552.52362212195.01537.40532193.01553.3372313194.91538.19633192.9155481538.98734192.81554.9492515194.71539.77835192.71555.755102616194.61540.56936192.61556.55112717194.51541.351037192.51557.366122818194.41542.141138192.4155831542.941239192.31559.987143020194.21543.731340192.21559.79153141192.11560.6181632G.692-DWDM信道與波長規(guī)范直接調(diào)制

－輸出功率正比于調(diào)制電流；－簡單、損耗小、價廉；－使用FP或DFB激光器二極管；線性調(diào)頻（啁啾）波長隨調(diào)制電流變化，展寬激光器線寬。限制使用在<2.5Gbps速率下，較短距離傳輸。光源調(diào)制方式（1）

調(diào)制電流的變化將引起激光器發(fā)光諧振腔的長度發(fā)生變化，引起發(fā)射激光的波長隨調(diào)制電流線性變化，這種變化被稱為調(diào)制啁啾。它實際上是一種直接調(diào)制光源無法克服的波長（頻率）抖動。DWDM系統(tǒng)一般不采用此種調(diào)制方式.

外調(diào)制（波分復(fù)用系統(tǒng)均采用外調(diào)制）

電吸收（EA）

波導(dǎo)型鈮酸鋰（LiNbO3Mach-Zehnder）－激光器光源＋開關(guān)－復(fù)雜、損耗大、價格貴；

－線性調(diào)頻（啁啾）無或?。糜?gt;2.5Gbps高速率傳輸－對于模擬信號要求線性度－偏振無關(guān)光源調(diào)制方式（2）輸入電路激光器驅(qū)動電路DFB激光器偏置控制電路TEC控制電路輸入電路調(diào)制器驅(qū)動電路EA調(diào)制器偏置控制電路TEC控制電路DFB激光器光發(fā)射模塊

光探測器在線路接收端完成光/電變換的器件有多種類型：真空光電管、光電倍增管、半導(dǎo)體光探測器。光纖通信中信號較弱，只有半導(dǎo)體探測器能滿足要求。光探測器工作原理光電效應(yīng)——一定結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料受到光照射時產(chǎn)生電動勢或光電流的現(xiàn)象。光探測器種類光電二極管（PIN）結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度低、只具備O/E變換功能，無放大作用，用于短距離光信號接收。雪崩管（APD）APD除具有O/E變換功能，還具有內(nèi)部增益。靈敏度高，適于長距離通信。探測器中的暗電流（無光入射時的反向電流）會產(chǎn)生噪聲，此外，APD還有倍增噪聲。響應(yīng)波長光電效應(yīng)須發(fā)生在hv≥Eg條件下，若其能量值正好與Eg值對應(yīng)的光頻即為響應(yīng)頻率，而相對應(yīng)的波長即為響應(yīng)波長。響應(yīng)速度從探測器收到光信號到產(chǎn)生電流的時間。它反應(yīng)了光電轉(zhuǎn)換的速度，對系統(tǒng)傳輸速率的提高有直接影響。探測器參數(shù)APD前置放大器時鐘/數(shù)據(jù)恢復(fù)AGC控制AGC放大器APD偏置告警檢測數(shù)據(jù)出時鐘出光信號入光接收模塊波長轉(zhuǎn)換技術(shù)

為了使波分復(fù)用設(shè)備和其他通用設(shè)備（如SDH，PDH，ATM等）互連，需要光接口變換。光接口轉(zhuǎn)換器應(yīng)當(dāng)滿足以下的基本要求:比特率透明。不降低消光比。輸出具有高的光信噪比和良好的譜特性（超低啁啾聲，適宜的光譜寬度），以便保證足夠的無再生傳輸距離輸出的光信號波長穩(wěn)定，功率穩(wěn)定。*根據(jù)不同信道速率設(shè)計

以目前工藝水平的組件比特率可達(dá)40Gbit/s*消光比得到改善，并利用外調(diào)制對信號進(jìn)行整形*高SNR*與偏振無關(guān)*操作簡單波長轉(zhuǎn)換器（OTU）話路千兆比路由器Rx(O/E)Tx(E/O)BCTRx(O/E)Tx(E/O)BCTSDHSTM-16圖象以太網(wǎng)PCMOTUOTUOM(GE）靈活的OTU應(yīng)用OADOBAEMUOWUOSC光波長分插復(fù)用技術(shù)OADRXOUTRXOTUTXOTUTXOTUTXOTUTXOTUOPAOADOPAOADOBARXOUTRXOTUTXOTUTXOTUTXOTUTXOTUOADM固定信道…去復(fù)用去復(fù)用1N復(fù)用復(fù)用1N………1m1m(a)固定式

去復(fù)用N去復(fù)用1……1m1m…復(fù)用復(fù)用1N……1m1m…光波長交叉連接（OXC）技術(shù)(b)可重配置式波長變換波長變換光層次的波長管理、波長交換與路由選擇

交叉與交換的概念通常交叉連接是非實時或準(zhǔn)實時的、永久（半永久）性連接，是由網(wǎng)管系統(tǒng)控制實現(xiàn)的。而交換是實時的、動態(tài)連接、是由客戶啟動信令實現(xiàn)的。

光無源器件光連接器

功能為光纖與器件、設(shè)備之間、設(shè)備和儀表之間或線路與測試儀表之間實現(xiàn)高質(zhì)量活動連接可重復(fù)插拔 對光連接器的要求低插損：小于0.4dB高回?fù)p：大于50dB重復(fù)性、互換性好：小于0.1dB插拔壽命長：大于1000次價格低FC——金屬螺紋鎖緊式SC——塑料矩形插拔式樣插針：2.5mmST——金屬圓柱卡口式MT——多芯帶狀光纖連接LC——微型連接器（美）插針：1.25mm

MU——微型連接器（日）光連接器由螺紋鎖緊向直接插拔演變，可減小操作空間，增大安裝密度，避免擠壓

活動連接器基本類型不同結(jié)構(gòu)的

光連接器插針端面FC——平端面（對灰塵、污染物敏感，接觸性能差）PC——球端面（改善接觸性能）SPC——超級球面（進(jìn)一步提高連接質(zhì)量）APC——角度球面（降低回波反射）

DWDM系統(tǒng)常用：FC/PCSC/APCMU/PC

跳線長度：0.5、1、5、10（m）直徑:3、2、1mm

光衰減器結(jié)構(gòu)一、作用：光傳輸測量（如Pr）、光接收機(jī)功率過載。玻璃基片鍍膜吸收光能量。二、應(yīng)用：1、固定衰減器衰減片裝在活動連接器法蘭盤中間。2、活動衰減器具有多層衰減片組合、可調(diào)。三、結(jié)構(gòu)：

聚焦鏡聚焦鏡四、工作參數(shù)：1、工作波長2、衰減值或范圍3、精度（誤差量）衰減片輸入光反射光/4/4/2偏振器偏振器光隔離器的工作原理法拉第旋轉(zhuǎn)器波分復(fù)用器（WDM）

DWDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件,其插入損耗、反射指標(biāo)信道隔離度均為重要指標(biāo)。作用：在WDM系統(tǒng)中起分波與合波的作用。

合波：復(fù)用器分波：解復(fù)用器波分復(fù)用器類型

角色散型衍射光柵型光纖熔融耦合型干涉介質(zhì)膜型光纖光柵型陣列波導(dǎo)光柵

角色散型WDM

1

n1…..

n棱鏡透鏡光纖棱鏡作為角色散元件

衍射光柵型WDM衍射光柵透鏡光纖1…..n

1n光纖熔錐耦合型特點全光纖器件與系統(tǒng)耦合連接簡單方便，連接損耗小體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊工作穩(wěn)定可靠制造技術(shù)簡單，成本低。

熔錐耦合器合波

OMU/8、OMU/16、OMU/32

干涉介質(zhì)膜型WDM特點設(shè)計與所用光纖參數(shù)幾乎完全無關(guān)，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件信號通帶較平坦，與偏振態(tài)無關(guān)插入損耗較低溫度特性很好，可達(dá)0.001nm/oC以下體積較大干涉濾光膜型12344321多層介質(zhì)膜復(fù)用/解復(fù)用器集成光波導(dǎo)型

平面波導(dǎo)器件的特點低損耗，與光纖良好的模場匹配，對準(zhǔn)容易體積小，重量輕，集成度高在光掩模過程中實現(xiàn)復(fù)雜的光路良好的環(huán)境穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性適于批量生產(chǎn)，重復(fù)性好設(shè)備昂貴波導(dǎo)母版成本較高陣列波導(dǎo)光柵（AWG）輸入波導(dǎo)群輸出波導(dǎo)群1,2,…..n1n.片狀波導(dǎo)

陣列波導(dǎo)硅襯底陣列波導(dǎo)光柵（AWG）的特點

具有平面波導(dǎo)型器件的一系列優(yōu)點通路數(shù)大，可實現(xiàn)超密集波分復(fù)用插入損耗偏高，一般為7～8dB溫度影響較大

光環(huán)形器特點正向順序?qū)?，反向傳輸截止功能阻止光信號返回輸入端將反射光引到其它路徑（如同高速公路環(huán)島）原理基于光隔離器與光耦合器原理123光環(huán)形器工作方式

光纖光柵光纖光柵濾波器的工作原理1,2….n12….n1=2n獨特的濾波性能：如通帶平坦、過度帶陡峭、通路間隔小

光纖光柵特點全光纖器件體積小巧與光纖接續(xù)方便、連接損耗小成本低、可批量生產(chǎn)波長、帶寬、色散可靈活控制對溫度敏感，需溫度補(bǔ)償必須與其它器件合用才能完成波長選擇光纖光柵應(yīng)用光纖光柵與環(huán)行器合用（濾波）

1,2….n2….n1光纖光柵光纖光柵與環(huán)行器合用（分波）

1,2….n2….n1

3….n2光纖光柵應(yīng)用光纖光柵與光纖耦合器連用（濾波）光纖光柵應(yīng)用光纖光柵與光纖耦合器連用（分波）

1,2….n2….n1

3….n2光纖光柵應(yīng)用電線（纜）光纖（纜）調(diào)制器光調(diào)制器電阻光衰減器三通(多通)光耦合器二極管光隔離器混頻器光合波器放大器光放大器頻率轉(zhuǎn)換器光波長轉(zhuǎn)換器濾波器光分波器電源光源電接插件光連接器探頭光探測器開關(guān)光開關(guān)集成電路集成光路

小結(jié):光器件與電器件的類比

半導(dǎo)體光放大器（SOA）

摻鉺光纖光放大器（EDFA）

摻鐠光纖光放大器（PDFA）激光拉曼光放大器(FRA)光放大技術(shù)放大器種類：應(yīng)用特點比較SOA：放大范圍寬（1310nm—1550nm），體積小、集成度高。受溫度影響、噪聲大，與光纖耦合差。PDFA：只能放大1310nm光信號，很少應(yīng)用。FRA：可作分布式放大或與EDFA合用作L波段放大。EDFA：增益高、輸出功率大噪聲低，配置靈活，傳輸透明

目前普遍應(yīng)用。EDFA光放大器的特點優(yōu)點：工作波長范圍與光纖最小損耗窗口一致耦合效率高能量轉(zhuǎn)換效率高增益高、噪聲低、輸出功率大增益特性穩(wěn)定，對溫度不敏感，與偏振無關(guān)透明傳輸缺點：工作波長范圍有限增益帶寬不平坦（低電平信號→SNR惡化高電平信號→非線性效應(yīng)→SNR惡化)EDFA結(jié)構(gòu)示意光隔離器光濾波器泵浦激光(980/1480)摻鉺光纖能量信號泵浦激光光耦合器弱輸入信號@1550nm放大后的信號高能態(tài)亞穩(wěn)態(tài)泵浦光子信號光子信號光子受激輻射光子基態(tài)Er3+信號放大介質(zhì)（摻鉺光纖）吸收粒子數(shù)反轉(zhuǎn)受激輻射被放大的信號泵浦能量（=980nm或1480nm）1530~1565nmEDFA的工作原理EDFA工作的幾個問題1、處于高能級E3的鉺離子在信號光作用下產(chǎn)生受激輻射，實現(xiàn)光放大。2、處于低能級E1的鉺離子在信號光的作用下產(chǎn)生受激吸收，損耗部分光功率。3、處于高能級的鉺離子會產(chǎn)生自發(fā)輻射，形成噪聲。4、E1與E3之間的能級差對應(yīng)于泵浦光波長（980或1480nm）而E1與E2之間的能級差對應(yīng)于信號光波長。5、由于E2與E1間的能級可處于不同水平，即具有一定的寬度，故可放大某一范圍內(nèi)的不同波長信號光，即特別適合于多波長光的同時放大。。EDFA工作特性一:輸出功率輸出信號功率Pout（dBm）輸入信號功率Pin（dBm）-30-20-10051015飽和區(qū)放大區(qū)在放大區(qū),輸出信號與輸入功率同比例被放大。但當(dāng)輸入功率增加時，受激輻射加快，以致于減少了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)數(shù)量，使受激輻射光減弱，導(dǎo)致增益飽和，輸出功率趨于平穩(wěn)。輸入信號功率Pin（dBm）-30-20-100信號增益（dB）30飽和區(qū)放大區(qū)鉺離子濃度泵浦光功率GG信號光功率增加進(jìn)入飽和區(qū)增益快速下降增益還與摻鉺光纖長度有關(guān)EDFA工作特性二:增益變化信號增益（dB）輸入信號波長（nm）15251535154515551565EDFA工作特性三:增益平坦度在工作波長范圍內(nèi)最大與最小增益之差輸入信號功率Pin（dBm）-30-20-100噪聲指數(shù)（dB）6.05.07.04.0-40噪聲指數(shù)=輸出信噪比-輸入信噪放大器輸入功率過大會導(dǎo)致噪聲指數(shù)急劇增大比EDFA工作特性四:噪聲指數(shù)隔離器WDMEDF隔離器泵浦激光器輸入信號輸入信號隔離器WDMEDF隔離器輸入信號輸入信號泵浦激光器隔離器WDMEDF隔離器輸入信號輸入信號泵浦激光器泵浦激光器前向泵浦后向泵浦雙向泵浦

EDFA光放大器配置方式

EDFA在系統(tǒng)中的應(yīng)用類型合波器分波器功率放大器（OBA）前置放大器（OPA）線路放大器（OLA）對EDFA光放大器的要求單信道應(yīng)用：增益大噪聲小自動功率控制多信道應(yīng)用：增益平坦級連使用噪聲小自動增益控制EDFA指標(biāo)要求增益：30—45dB輸出光功率：14—22dBm增益平坦度：小于1dB噪聲系數(shù)：小于5dB增益控制納入網(wǎng)管光纖拉曼放大器(FRA)EDFA雖然具有一系列優(yōu)點,被普遍采用,但其有放大帶寬較窄、多波長放大增益不平坦等問題，為進(jìn)一步擴(kuò)展DWDM的應(yīng)用波長范圍須采用帶寬更大的放大方式。光纖拉曼放大器成為研究熱點并已進(jìn)入實用。FRA工作原理在光纖中傳輸?shù)墓庑盘柸艄β屎艽?、達(dá)到拉曼散射的閾值，則會引起光子振動并產(chǎn)生頻率下移，即將較短波長的光能量轉(zhuǎn)移到較長波長上，使長波長信號得以放大，這就是非線性效應(yīng)產(chǎn)生的拉曼增益。FRA的特點放大光波長范圍很寬：1280nm——1625nnm

噪聲系數(shù)極低：＜3dB且增益平坦。利用傳輸光纖本身作為增益介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單。增益波長由泵浦光波長決定，只要泵浦光波長選用適當(dāng)，理論上可放大任意光波長信號。FRA類型集中式拉曼放大器此種放大器泵浦功率要求很高，一般達(dá)十幾W，它象EDFA一樣對光信號集中放大，主要用于EDFA無法放大的波段，如L波段分布式拉曼放大器在傳輸線路沿途加裝泵浦源對信號進(jìn)行分段放大，其泵浦功率較低，使用半導(dǎo)體激光器組作拉曼泵浦源

TotaloutputofpumplightWavelengthCombinerIN1（1460nm）IN2（1465nm）IN3（1470nm）IN4（1475nm）WDM信號光輸入信號光輸出拉曼光源的獲得采用分布式拉曼輔助放大的WDM系統(tǒng)EDFAStage1Ramanpump發(fā)送接收EDFAStagekRamanpump反向注入，延長跨距段，避免非線性效應(yīng)拉曼放大器在線路中的應(yīng)用功率OSNRSNR滿足10-12

BER

距離信號噪聲光信噪比(OSNR)的變化色散補(bǔ)償技術(shù)兩種常用補(bǔ)償方式：1、采用色散補(bǔ)償光纖（DCF）大負(fù)色散值約-50——-300ps/nm.KM

安裝位置：一般置于線路終端。

DCF衰耗較大（約0.5-1db/KM），需配合

EDFA使用。補(bǔ)償成本較高。DCF在系統(tǒng)中的配置SLM-LDMZI外調(diào)制DCF光接收OBAOPASDH信號傳輸線路發(fā)送子系統(tǒng)接收子系統(tǒng)色散補(bǔ)償應(yīng)用2、應(yīng)用光纖光柵改變光柵周期，使不同的波長在光纖光柵不同位置獲得反射色散補(bǔ)償技術(shù)

光纖光柵與光環(huán)行器

光纖光柵傳輸光纖傳輸光纖光環(huán)行器DWDM系統(tǒng)設(shè)備配置波長轉(zhuǎn)換特點：*使用DWDM和線路放大器優(yōu)點：*低成本增加帶寬OADMOADMOADMIP

ATMSDH

IP

oxcOADMOADMOADMOADMOADMWDMWDM1n1n特點：*基于波長的自愈環(huán)優(yōu)點：*快速保護(hù)的OADM環(huán)*直接連接其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)降低成本特點：*使用OXC優(yōu)點：*更為靈活的配置網(wǎng)絡(luò)點-到-點單WDM自愈環(huán)全光網(wǎng)絡(luò)多個WDM自愈環(huán)光網(wǎng)絡(luò)的演變——結(jié)構(gòu)變化oxcWDMSDHOADM

IPATM

IP

WDMSDHATMWDMoxcATMOADMOADMOADM

IP

IPSDH

IP

WDMWDMoxcWDMWDMWDMWDMWDMWDMSDHWDMWDMSDH

IP

未來光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模型n為最大通路數(shù)目W字母表示跨距x表示應(yīng)用代碼中最大允許的光中繼段數(shù)；

y

表示通路信號的最大比特率（STM等級）:1,4,16,64z表示光纖類型L表示長距離80kmV表示甚長距離120kmU表示超長距離160km2表示G.652光纖3表示G.653光纖5表示G.655光纖

應(yīng)用代碼的構(gòu)成：nWx-y.zDWDM系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用代碼

FONSTW20

82.5Gb/s

FONSTW40

162.5Gb/s410Gb/sFONSTW80

22.5Gb/s 810Gb/sFONSTW160

1610Gb/sFONSTW320

3210Gb/sFONSTW1.6T

16010Gb/s

烽火通信系列DWDM設(shè)備光波分復(fù)用終端(OMT)光中繼放大(OLA)光分插復(fù)用(OADM)網(wǎng)管系統(tǒng)可組建點到點、鏈型、環(huán)型、網(wǎng)狀等網(wǎng)絡(luò)。DWDM系統(tǒng)組成設(shè)備波分復(fù)用終端（OMT）機(jī)架由放大子框和波道子框組成OMT機(jī)架OMT是DWDM系統(tǒng)的發(fā)送與接收設(shè)備：發(fā)送端：近端接收來自終端設(shè)備輸出的SDH光信號（G.957)采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)把符合ITU-TG.957建議的SDH光接口規(guī)范的非指定波長的光信號“透明地”轉(zhuǎn)換成指定波長和波長穩(wěn)定的光信號（G.692）；將多路光信道合波復(fù)用成業(yè)務(wù)通道的光信號；光功率放大器（OBA）放大輸出可以傳輸規(guī)定跨距的業(yè)務(wù)通道光信號；進(jìn)行遠(yuǎn)端發(fā)送.OMT設(shè)備主要功能（1）OMT設(shè)備主要功能（2）此外:在發(fā)送端，插入本節(jié)點產(chǎn)生的1510nm波長的光監(jiān)控信號，與業(yè)務(wù)信道的光信號合波輸出；接收端：遠(yuǎn)端接收來自傳輸線路的光復(fù)用信號，將接收的光信號分波，分別輸出1510nm波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務(wù)主信道光信號；在接收端，光前置放大器（OPA）放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號；采用分波器從主信道光信號中分出各路波長的光信號RX-OUT進(jìn)行波長再轉(zhuǎn)換（3R功能），近端發(fā)送至本站的SDH設(shè)備。

OMT設(shè)備主要功能（3）各機(jī)盤或單元的盤控器（BCT）檢測機(jī)盤的工作狀態(tài)，并通過背板控制總線（BCB）傳送給網(wǎng)管盤（EMU）或接收并執(zhí)行網(wǎng)管盤的命令。網(wǎng)管盤對網(wǎng)元節(jié)點進(jìn)行配置管理、性能管理、運(yùn)行管理和安全管理，并與網(wǎng)元上層管理系統(tǒng)（如TMN）通訊；網(wǎng)管盤(EMU)通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其它節(jié)點或接收來自其它節(jié)點的開銷字節(jié)；公務(wù)盤（OWU）提供波分復(fù)用系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點間的公務(wù)話音聯(lián)絡(luò)，公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管開銷字節(jié)都通過光監(jiān)控信道物理層傳遞。兩種主要子框：光波分信道子框——對各單波長進(jìn)行處理，即電路的處理光放大管理子框——對多波長的線路傳輸處理，即合、分波與放大的光路處理其中，帶話機(jī)和網(wǎng)管的為一般線路框，而不帶話機(jī)的則稱線路短子框OMT子框光波道子框包括：

PWF、OTU（Tx、Rx）

FEC（Tx、Rx）（根據(jù)信道（波長）數(shù)目確定子框數(shù)）光放大子框包括：

OPA、OBA、RAU、OPM、OMU、

ODU、OSC、EOW、EMU、HUBOMT子框與單元盤OPAOBAEOWEMUOSCOMU光管理放大子框EODURAU光波分信道子框OTUPWF1PWF2OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUPWF1PWF2OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUHUBOMT子框光波分信道子框OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOMT波道子框PWF1PWF2OTU0123456789ABCDE60mm30mm風(fēng)扇單元OTU（55mm）OSCEOWOMT放大子框OPAOBAEMUHUBOPMRUAOMUODU風(fēng)扇單元60mm90mm30mm光放大子框光信道子框光復(fù)用終端(OpticalMultiplexingTerminer)OMUTXOTU11TXOTU22TXOTU3232…EMUOWUOSCODURXOTU1621RXOTU163231…OMTOBAOPA工作結(jié)構(gòu)OPAOBAEOWEMUOSCOMUEODUOTUPWF1PWF2OTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTUOTU風(fēng)扇單元光線路放大（ILA）機(jī)架

光線路放大（ILA）為雙向傳輸?shù)墓庑盘柼峁巴该鞯摹彪p向連接，它的主要功能是：

在前置放大器中，從接收的主通道光信號中分波分出輸出1510nm波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務(wù)信道光信道；OBA或OPA+OBA組成的光線路放大器將傳輸衰減的業(yè)務(wù)信道的光信號放大，放大后的光信號可以傳輸設(shè)計規(guī)定的下一光纖跨距光線路放大（ILA）機(jī)架包括一個放大子框ILA機(jī)架ILA光放大子框光放大子框配置以下種類的機(jī)盤：電源盤（PW）光前放盤

（OPA）光功放盤

（OBA）喇曼放大盤(RAU)光監(jiān)控信道盤

（OSC）

公務(wù)盤

（OWU）網(wǎng)管盤

（EMU）ILA光放大（管理）子框RUARUAOSC30EOW

OPA（L1）60OBA（L1）EMUOPA（L2）OBA（L2）RAU（L2）RAU（L1）端子區(qū)及話機(jī)風(fēng)扇單元ILA的工作(In-LineAmplifier)光放大子框OPARAUOWUEMUOSCOBAEMUOWUOSCILAOLAOLAOPARAUOBA光分插復(fù)用（OADM）機(jī)架OADM機(jī)架用于線路中途須上、下業(yè)務(wù)（波長）的